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时间:2019-02-06
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1、522008年中国工程塑料复合材料技术研讨会论文集POE/MMT复合发泡材料的研究戚嵘嵘毛亚鹏张久礼(上海交通大学化学化工学院,上海200240)摘要采用模压化学发泡的方法制备了新型(乙烯/辛烯)共聚物(POE)/蒙脱土(MMT)复合发泡材料,研究了MMT含量、偶联剂和增容荆种类等对POE/MMT复合发泡材料泡沫结构、发泡过程及性能的影响。结果表明,加入适当MMT和偶联剂能有效提高材料的物理、力学性能。关键词(乙烯/辛烯)共聚物蒙脱土发泡(乙烯/辛烯)共聚物(POE)是一种用茂金属催化剂合成的新型热塑性弹性体,由于其分子链结构的特殊性,相
2、对于其它弹性体而言,具有优异的的耐候性、透明度和可塑性,以及质量轻、相对价格较低等优点,应用前景广阔;但其本身主要作为增韧改性剂应用于塑料和橡胶改性领域,如增韧聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨酯(PUR)、(丙烯腈/丁二彬苯乙烯)共聚物(ABS)及与(乙烯/丙烯/二烯)共聚物(EPDM)、(乙J烯/丙烯)共聚物(E/P)等材料,其它方面的应用及研究则较少。泡沫塑料的应用在工业和日常生活中非常广泛,用于绝热、绝缘、结构、减振、漂浮材料、隔音材料、过滤介质、包装、气垫、室内装饰材料等,常见的泡
3、沫塑料种类主要有PUR、聚苯乙烯(Ps)、聚氯乙烯(PVC)、PP、PE、(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物(E/VAC)、EPDM等,相对于E/VAC、EPDM、E/P等弹性体,POE热塑性弹性体有着优异的综合性能。目前国内外对于POE泡沫塑料的开发基本上处于刚刚起步阶段,只有少量的文献¨。31报道,因此对POE泡沫塑料的研究有着深远的意义。笔者已成功地制备了软质POE泡沫塑料【4J,该泡沫塑料柔软,但刚性不足,为了进一步提高其性能,采用蒙脱土(MMT)与POE复合。由于具有层状结构的MMT是目前最有商业价值和实际应用前景的理想的天然矿物Mj。
4、近年来以聚合物基体和MMT为无机插层主体制备的复合材料发展迅速,这是因为其具有比常规聚合物/无机填料复合材料更为优异的性能,如优异的力学、热学性能和气体阻隔性能,因而倍受各国材料科学家的广泛关注。笔者主要研究了添加MMT对POE泡沫塑料的力学性能及耐热性能的影响。但由于无机MMT与POE的相容性较差(这是制备性能优异发泡材料的难点),为了改善POE与MMT的相容性,很多文献哺。93都提到马来酸酐接枝POE(POE.g.MAH)能与MMT发生反应,从而可以改善其在基体中的分散和相容效果。为了制备性能优异的POE/MMT复合发泡材料,详细研究
5、了不同增容剂E/VAC、POE-g-MAH及硅烷偶联剂等对材料发泡过程、泡孔结构及性能的影响,从而成功制备出POE/MMT复合发泡材料。1实验部分1.1主要原料POE:8100,熔体流动速率(MFR)为1.0g/10min,美国Dow化学公司;E/VAC:1317,VA含量为22%,韩国韩华公司;POE—g—MAH:牌号为1801,埃克森美孚公司;硅烷偶联剂:KH一560:上海耀华化工厂;过氧化二异丙苯(DCP):上海富蔗化工有限公司;偶氮二甲酰胺(AC):AZ—H,上海杰余工贸有限公司;硬脂酸锌(ZnSh):上海元吉化工公司;MMT:浙
6、江华特粘土有限公司。1.2仪器及设备热重(TG)分析仪:TGA7型,美国PerkinElmer公司;无转子发泡流变仪(MDR):UR一2030型,台湾优肯科技股份有限公司;双辊炼塑机:S(X)K一160A型,上海橡胶机械厂;平板硫化机:XLB—D型,上海第一橡胶机械厂;电子拉力机:Instron4465型,美国Instron公司;扫描电子显微镜(SEM):$22150型,日本日立公司;戚蝾蝾,等:POE/MMT复合发泡材料的研究53弹性机:JTX一0.5型,江都市精艺试验机械有限公司;硬度计:邵氏C型,市售;模具:自制。1.3试样制备将一
7、定量的POE在60一70℃下进行包辊塑化后,按配方加入二氧化钛、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、MMT和增容剂等,最后加入交联剂DCP及发泡剂AC,混炼10min,混合均匀后出厚片,并按模具形状进行裁片。其主要工艺流程如图I所示。POEMM丌EfN氏增容荆交联荆发泡荆圈I区扫图1工艺流程图将称量好的物料装模,在发泡温度1900C、发泡时间20min,压制压力10MPa下模压发泡,冷却定型,在室温下放置24h,裁样后进行各种性能测试。1.4性能测试(1)TG分析试样在氮气保护下,用TG分析仪进行TG分析,温度从室温到4000C或8000C,升温速
8、率为200c/mino(2)物理、力学性能测试密度按GB/T533—1991测试。泡沫体未除去表皮;硬度按照GB4493—1984测试,为邵氏C硬度;回弹性按照ASTMD2632—01测试;拉
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